Sì, il Sole ha un’atmosfera.
Disclaimer: Non sono sicuro che tu intendessi questo, ma la tua domanda implica che il Sole sia un pianeta. Esso, naturalmente, è una stella e non un pianeta. Volevo solo chiarirlo.
Cos’è un’atmosfera?
Quando chiedi se il Sole ha un’atmosfera, in realtà stai facendo una domanda difficile. Cosa si intende per atmosfera? Come si definisce il confine del Sole, al di sopra del quale qualsiasi cosa è considerata un’atmosfera? Questo è abbastanza facile per i pianeti come la Terra, dato che hanno una bella superficie solida. Ma il Sole è una gigantesca palla di plasma riscaldata a migliaia di gradi. Non c’è una divisione facile o chiara tra “superficie” e “atmosfera”. Qualsiasi discussione sull’atmosfera del Sole implica la definizione di cosa intendiamo per superficie del Sole.
Profondità ottica
Detto questo, gli astronomi hanno escogitato dei modi (arbitrari) per definire la superficie del Sole. Una metrica comune è quella di usare la profondità ottica. La profondità ottica è un numero senza unità che definisce la capacità di “vedere” attraverso un gas (o plasma). Una profondità ottica di 1 o superiore significa che il gas è opaco e non può essere visto attraverso. Una profondità ottica inferiore a uno significa che il gas è trasparente e può essere visto attraverso.
Tuttavia, quando si ha qualcosa come il Sole o anche la nebbia, la profondità ottica varia con la distanza in cui si sta guardando quell’oggetto. Parlerò della nebbia perché è familiare, ma la stessa idea si applica all’atmosfera del Sole. Diciamo che sei in una foresta e c’è molta nebbia. C’è un albero a 1 metro da voi che potete vedere. Potresti misurare la profondità ottica, $\tau$, della nebbia tra te e l’albero e potresti trovare che $\tau$ = 0.15$. Dal momento che $\tau$ è minore di uno, questo implica che puoi vedere l’albero, ma il valore di $\tau$ implica anche quanto bene lo puoi vedere. Se $\tau$ = 0$, non c’è niente tra te e l’albero che impedisca la tua capacità di vederlo. Diciamo che c’è un altro albero a 5 metri di distanza. Ora c’è più nebbia tra te e l’albero e mentre puoi ancora vederlo, è più difficile vederlo. La profondità ottica della nebbia tra te e l’albero a 5 metri di distanza potrebbe essere $\tau = 0.75$. È ancora meno di uno, il che implica che l’albero è visibile, ma poiché c’è più nebbia tra te e l’albero, la profondità ottica è maggiore. Infine, potrebbe esserci un albero a 10 metri di distanza con così tanta nebbia tra te e l’albero che la profondità ottica è $\tau = 1.5$. Non puoi vedere questo albero perché c’è troppa nebbia in mezzo. Speriamo che ora vi rendiate conto che tutto ciò che si trova ad una distanza in cui $\tau > 1$ non è visibile per voi. Questo definisce effettivamente una “superficie” intorno a voi proprio quando $\tau = 1$. Qualsiasi cosa oltre quel punto non è visibile e qualsiasi cosa più vicina è visibile.
Se stai parlando del Sole, puoi guardare il Sole, ma vedrai solo la luce che proviene da un punto dove $\tau < 1$. Ci sono innumerevoli fotoni che rimbalzano all’interno del Sole, ma non puoi vederli perché sono in una parte opaca del Sole. Gli astronomi usano la profondità ottica come una metrica per definire la “superficie” del Sole.
Tenete a mente che la descrizione di cui sopra è altamente semplificata, quasi al punto di essere sbagliata. La profondità ottica è una metrica utile per definire una superficie, ma non implica che ci sia un raggio esatto per la superficie o anche che la superficie sia costante per ogni lunghezza d’onda. Ci sono un sacco di altri fattori che rendono questo molto più complicato di quanto sto descrivendo qui. Speriamo che tu abbia un’idea generale però.
L’atmosfera del Sole
Per il Sole, l’atmosfera sarebbe qualsiasi cosa al di sopra della superficie. Nominalmente la superficie è definita come il punto in cui $\tau = 2/3$ (nonostante quello che ho detto sopra, e per ragioni che non spiegherò qui). L’atmosfera sopra questa superficie è complicata e difficile da studiare. L’atmosfera, appena sopra la superficie, è violenta, turbolenta, piena di esplosioni e campi magnetici, ed estremamente calda. Sotto ci sono alcune immagini di questa regione dell’atmosfera.
A sinistra: Immagine della corona durante un’eclissi solare. A destra: immagine della corona da SOHO. Una maschera di occultamento è stata posta sopra il Sole.
L’atmosfera del Sole si estende ben oltre. Infatti, la Terra si sta attualmente muovendo attraverso l’atmosfera del Sole. È molto tenue vicino alla Terra, ma esiste ancora. L’atmosfera del Sole che colpisce il nostro pianeta è la ragione delle aurore. Al di là delle porzioni più basse, l’atmosfera è generalmente indicata come il vento solare. Questo vento solare si estende in realtà molto al di fuori, persino oltre Plutone. Esattamente quanto lontano è difficile da definire, ma si stima che l’atmosfera del nostro Sole si estenda fino a circa $sim230\:\mathrm{AU}$. A quel punto c’è il bow shock, dove l’atmosfera del nostro Sole sbatte contro il mezzo interstellare che ci circonda.
L’atmosfera del nostro Sole è difficile da studiare su larga scala, dato che siamo al suo interno, ma siamo stati in grado di osservare questo bow shock intorno ad altre stelle, come mostrato qui sotto.
LL Orionis bow shock nella nebulosa di Orione. L’atmosfera della stella si scontra con il flusso della nebulosa. Hubble, 1995